iOS 开发：『Crash 防御系统』（一）Unrecognized Selector

时间  2019-12-01
标签 ios 开发 Crash 防御系统 unrecognized selector 栏目 iOS 繁體版
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  • 本文更新时间：2019年08月23日12:15:21

本文是 『Crash 防御系统』系列 第一篇。 这个系列将会介绍如何设计一套 APP Crash 防御系统。这套系统采用 AOP（面向切面编程）的设计思想，利用 Objective-C语言的运行时机制，在不侵入原有项目代码的基础之上，经过在 APP 运行时阶段对崩溃因素的的拦截和处理，使得 APP 可以持续稳定正常的运行。html

经过本文，您将了解到：ios

  1. Crash 防御系统开篇
  2. 防御原理简介和常见 Crash
  3. Method Swizzling 方法的封装
  4. Unrecognized Selector 防御 4.1 unrecognized selector sent to instance（找不到对象方法的实现） 4.2 unrecognized selector sent to class（找不到类方法实现）

文中示例代码在： bujige / YSC-Avoid-Crashgit

1. Crash 防御系统开篇

APP 的崩溃问题，一直以来都是开发过程当中重中之重的问题。平常开发阶段的崩溃，发现后还可以当即处理。可是一旦发布上架的版本出现问题，就须要紧急加班修复 BUG，再更新上架新版本了。在这个过程当中， 说不定会由于崩溃而致使关键业务中断、用户存留率降低、品牌口碑变差、生命周期价值降低等，最终致使流失用户，影响到公司的发展。github

固然，避免崩溃问题的最好办法就是不产生崩溃。在开发的过程当中就要尽量地保证程序的健壮性。可是，人又不是机器，不可能不犯错。不可能存在没有 BUG 的程序。可是若是可以利用一些语言机制和系统方法，设计一套防御系统，使之可以有效的下降 APP 的崩溃率，那么不只 APP 的稳定性获得了保障，并且最重要的是能够减小没必要要的加班。编程

这套 Crash 防御系统被命名为：『YSCDefender（防卫者）』。Defender 也是路虎旗下最硬派的越野车系。在电影《Tomb Raider》里面，由 Angelina Jolie 饰演的英国女探险家 Lara Croft，所驾驶的就是一台 Defender。Defender 也是我比较喜欢的车之一。数组

不过呢，这不重要。。。我就是为这个项目起了个花里胡哨的名字，并给这个名字赋予了一些无聊的意义。。。bash

2. 防御原理简介和常见 Crash

Objective-C 语言是一门动态语言，咱们能够利用 Objective-C 语言的 Runtime 运行时机制，对须要 Hook 的类添加 Category（分类），在各个分类的 +(void)load; 中经过 Method Swizzling 拦截容易形成崩溃的系统方法，将系统原有方法与添加的防御方法的 selector（方法选择器） 与 IMP（函数实现指针）进行对调。而后在替换方法中添加防御操做，从而达到避免以及修复崩溃的目的。ide

经过 Runtime 机制能够避免的常见 Crash ：函数

  1. unrecognized selector sent to instance（找不到对象方法的实现）
  2. unrecognized selector sent to class（找不到类方法实现）
  3. KVO Crash
  4. KVC Crash
  5. NSNotification Crash
  6. NSTimer Crash
  7. Container Crash（集合类操做形成的崩溃，例如数组越界，插入 nil 等）
  8. NSString Crash （字符串类操做形成的崩溃）
  9. Bad Access Crash （野指针）
  10. Threading Crash （非主线程刷 UI）
  11. NSNull Crash

这一篇咱们先来说解下 unrecognized selector sent to instance（找不到对象方法的实现） 和 unrecognized selector sent to class（找不到类方法实现） 形成的崩溃问题。ui

3. Method Swizzling 方法的封装

因为这几种常见 Crash 的防御都须要用到 Method Swizzling 技术。因此咱们能够为 NSObject 新建一个分类，将 Method Swizzling 相关的方法封装起来。

/********************* NSObject+MethodSwizzling.h 文件 *********************/

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface NSObject (MethodSwizzling)

/** 交换两个类方法的实现 * @param originalSelector 原始方法的 SEL * @param swizzledSelector 交换方法的 SEL * @param targetClass 类 */
+ (void)yscDefenderSwizzlingClassMethod:(SEL)originalSelector withMethod:(SEL)swizzledSelector withClass:(Class)targetClass;

/** 交换两个对象方法的实现 * @param originalSelector 原始方法的 SEL * @param swizzledSelector 交换方法的 SEL * @param targetClass 类 */
+ (void)yscDefenderSwizzlingInstanceMethod:(SEL)originalSelector withMethod:(SEL)swizzledSelector withClass:(Class)targetClass;

@end

/********************* NSObject+MethodSwizzling.m 文件 *********************/

#import "NSObject+MethodSwizzling.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation NSObject (MethodSwizzling)

// 交换两个类方法的实现
+ (void)yscDefenderSwizzlingClassMethod:(SEL)originalSelector withMethod:(SEL)swizzledSelector withClass:(Class)targetClass {
    swizzlingClassMethod(targetClass, originalSelector, swizzledSelector);
}

// 交换两个对象方法的实现
+ (void)yscDefenderSwizzlingInstanceMethod:(SEL)originalSelector withMethod:(SEL)swizzledSelector withClass:(Class)targetClass {
    swizzlingInstanceMethod(targetClass, originalSelector, swizzledSelector);
}

// 交换两个类方法的实现 C 函数
void swizzlingClassMethod(Class class, SEL originalSelector, SEL swizzledSelector) {

    Method originalMethod = class_getClassMethod(class, originalSelector);
    Method swizzledMethod = class_getClassMethod(class, swizzledSelector);

    BOOL didAddMethod = class_addMethod(class,
                                        originalSelector,
                                        method_getImplementation(swizzledMethod),
                                        method_getTypeEncoding(swizzledMethod));

    if (didAddMethod) {
        class_replaceMethod(class,
                            swizzledSelector,
                            method_getImplementation(originalMethod),
                            method_getTypeEncoding(originalMethod));
    } else {
        method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
    }
}

// 交换两个对象方法的实现 C 函数
void swizzlingInstanceMethod(Class class, SEL originalSelector, SEL swizzledSelector) {
    Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector);
    Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector);

    BOOL didAddMethod = class_addMethod(class,
                                        originalSelector,
                                        method_getImplementation(swizzledMethod),
                                        method_getTypeEncoding(swizzledMethod));

    if (didAddMethod) {
        class_replaceMethod(class,
                            swizzledSelector,
                            method_getImplementation(originalMethod),
                            method_getTypeEncoding(originalMethod));
    } else {
        method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
    }
}

@end
复制代码

4. Unrecognized Selector 防御

4.1 unrecognized selector sent to instance（找不到对象方法的实现）

若是被调用的对象方法没有实现，那么程序在运行中调用该方法时，就会由于找不到对应的方法实现，从而致使 APP 崩溃。好比下面这样的代码：

UIButton *testButton = [[UIButton alloc] init];
[testButton performSelector:@selector(someMethod:)];
复制代码

testButton 是一个 UIButton 对象，而 UIButton 类中并无实现 someMethod: 方法。因此向 testButoon 对象发送 someMethod: 方法，就会致使 testButoon 对象没法找到对应的方法实现，最终致使 APP 的崩溃。

那么有办法解决这类由于找不到方法的实现而致使程序崩溃的方法吗？

咱们从『 iOS 开发：『Runtime』详解（一）基础知识』知道了消息转发机制中三大步骤：消息动态解析、消息接受者重定向、消息重定向。经过这三大步骤，可让咱们在程序找不到调用方法崩溃以前，拦截方法调用。

大体流程以下：

  1. 消息动态解析：Objective-C 运行时会调用 +resolveInstanceMethod: 或者 +resolveClassMethod:，让你有机会提供一个函数实现。咱们能够经过重写这两个方法，添加其余函数实现，并返回 YES， 那运行时系统就会从新启动一次消息发送的过程。若返回 NO 或者没有添加其余函数实现，则进入下一步。
  2. 消息接受者重定向：若是当前对象实现了 forwardingTargetForSelector:，Runtime 就会调用这个方法，容许咱们将消息的接受者转发给其余对象。若是这一步方法返回 nil，则进入下一步。
  3. 消息重定向：Runtime 系统利用 methodSignatureForSelector: 方法获取函数的参数和返回值类型。
    • 若是 methodSignatureForSelector: 返回了一个 NSMethodSignature 对象（函数签名），Runtime 系统就会建立一个 NSInvocation 对象，并经过 forwardInvocation: 消息通知当前对象，给予这次消息发送最后一次寻找 IMP 的机会。
    • 若是 methodSignatureForSelector: 返回 nil。则 Runtime 系统会发出 doesNotRecognizeSelector: 消息，程序也就崩溃了。

Runtime 消息转发步骤图.png

这里咱们选择第二步（消息接受者重定向）来进行拦截。由于 -forwardingTargetForSelector 方法能够将消息转发给一个对象，开销较小，而且被重写的几率较低，适合重写。

具体步骤以下：

  1. 给 NSObject 添加一个分类，在分类中实现一个自定义的 -ysc_forwardingTargetForSelector: 方法；
  2. 利用 Method Swizzling 将 -forwardingTargetForSelector: 和 -ysc_forwardingTargetForSelector: 进行方法交换。
  3. 在自定义的方法中，先判断当前对象是否已经实现了消息接受者重定向和消息重定向。若是都没有实现，就动态建立一个目标类，给目标类动态添加一个方法。
  4. 把消息转发给动态生成类的实例对象，由目标类动态建立的方法实现，这样 APP 就不会崩溃了。

实现代码以下：

#import "NSObject+SelectorDefender.h"
#import "NSObject+MethodSwizzling.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation NSObject (SelectorDefender)

+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
 
        // 拦截 `-forwardingTargetForSelector:` 方法，替换自定义实现
        [NSObject yscDefenderSwizzlingInstanceMethod:@selector(forwardingTargetForSelector:)
                                          withMethod:@selector(ysc_forwardingTargetForSelector:)
                                           withClass:[NSObject class]];
        
    });
}

// 自定义实现 `-ysc_forwardingTargetForSelector:` 方法
- (id)ysc_forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    
    SEL forwarding_sel = @selector(forwardingTargetForSelector:);
    
    // 获取 NSObject 的消息转发方法
    Method root_forwarding_method = class_getInstanceMethod([NSObject class], forwarding_sel);
    // 获取 当前类 的消息转发方法
    Method current_forwarding_method = class_getInstanceMethod([self class], forwarding_sel);
    
    // 判断当前类自己是否实现第二步:消息接受者重定向
    BOOL realize = method_getImplementation(current_forwarding_method) != method_getImplementation(root_forwarding_method);
    
    // 若是没有实现第二步:消息接受者重定向
    if (!realize) {
        // 判断有没有实现第三步:消息重定向
        SEL methodSignature_sel = @selector(methodSignatureForSelector:);
        Method root_methodSignature_method = class_getInstanceMethod([NSObject class], methodSignature_sel);
        
        Method current_methodSignature_method = class_getInstanceMethod([self class], methodSignature_sel);
        realize = method_getImplementation(current_methodSignature_method) != method_getImplementation(root_methodSignature_method);
        
        // 若是没有实现第三步:消息重定向
        if (!realize) {
            // 建立一个新类
            NSString *errClassName = NSStringFromClass([self class]);
            NSString *errSel = NSStringFromSelector(aSelector);
            NSLog(@"出问题的类，出问题的对象方法 == %@ %@", errClassName, errSel);
            
            NSString *className = @"CrachClass";
            Class cls = NSClassFromString(className);
            
            // 若是类不存在 动态建立一个类
            if (!cls) {
                Class superClsss = [NSObject class];
                cls = objc_allocateClassPair(superClsss, className.UTF8String, 0);
                // 注册类
                objc_registerClassPair(cls);
            }
            // 若是类没有对应的方法，则动态添加一个
            if (!class_getInstanceMethod(NSClassFromString(className), aSelector)) {
                class_addMethod(cls, aSelector, (IMP)Crash, "@@:@");
            }
            // 把消息转发到当前动态生成类的实例对象上
            return [[cls alloc] init];
        }
    }
    return [self ysc_forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

// 动态添加的方法实现
static int Crash(id slf, SEL selector) {
    return 0;
}

@end
复制代码

4.2 unrecognized selector sent to class（找不到类方法实现）

同对象方法同样，若是被调用的类方法没有实现，那么一样也会致使 APP 崩溃。

例如，有这样一个类，声明了一个 + (id)aClassFunc; 的类方法， 可是并无实现，就像下边的 YSCObject 这样。

/********************* YSCObject.h 文件 *********************/
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface YSCObject : NSObject

+ (id)aClassFunc;

@end

/********************* YSCObject.m 文件 *********************/
#import "YSCObject.h"

@implementation YSCObject

@end
复制代码

若是咱们直接调用 [YSCObject aClassFunc]; 就会致使崩溃。

找不到类方法实现的解决方法和以前相似，咱们能够利用 Method Swizzling 将 +forwardingTargetForSelector: 和 +ysc_forwardingTargetForSelector: 进行方法交换。

#import "NSObject+SelectorDefender.h"
#import "NSObject+MethodSwizzling.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation NSObject (SelectorDefender)

+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        
        // 拦截 `+forwardingTargetForSelector:` 方法，替换自定义实现
        [NSObject yscDefenderSwizzlingClassMethod:@selector(forwardingTargetForSelector:)
                                       withMethod:@selector(ysc_forwardingTargetForSelector:)
                                        withClass:[NSObject class]];
    });
}

// 自定义实现 `+ysc_forwardingTargetForSelector:` 方法
+ (id)ysc_forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    SEL forwarding_sel = @selector(forwardingTargetForSelector:);
    
    // 获取 NSObject 的消息转发方法
    Method root_forwarding_method = class_getClassMethod([NSObject class], forwarding_sel);
    // 获取 当前类 的消息转发方法
    Method current_forwarding_method = class_getClassMethod([self class], forwarding_sel);
    
    // 判断当前类自己是否实现第二步:消息接受者重定向
    BOOL realize = method_getImplementation(current_forwarding_method) != method_getImplementation(root_forwarding_method);
    
    // 若是没有实现第二步:消息接受者重定向
    if (!realize) {
        // 判断有没有实现第三步:消息重定向
        SEL methodSignature_sel = @selector(methodSignatureForSelector:);
        Method root_methodSignature_method = class_getClassMethod([NSObject class], methodSignature_sel);
        
        Method current_methodSignature_method = class_getClassMethod([self class], methodSignature_sel);
        realize = method_getImplementation(current_methodSignature_method) != method_getImplementation(root_methodSignature_method);
        
        // 若是没有实现第三步:消息重定向
        if (!realize) {
            // 建立一个新类
            NSString *errClassName = NSStringFromClass([self class]);
            NSString *errSel = NSStringFromSelector(aSelector);
            NSLog(@"出问题的类，出问题的类方法 == %@ %@", errClassName, errSel);
            
            NSString *className = @"CrachClass";
            Class cls = NSClassFromString(className);
            
            // 若是类不存在 动态建立一个类
            if (!cls) {
                Class superClsss = [NSObject class];
                cls = objc_allocateClassPair(superClsss, className.UTF8String, 0);
                // 注册类
                objc_registerClassPair(cls);
            }
            // 若是类没有对应的方法，则动态添加一个
            if (!class_getInstanceMethod(NSClassFromString(className), aSelector)) {
                class_addMethod(cls, aSelector, (IMP)Crash, "@@:@");
            }
            // 把消息转发到当前动态生成类的实例对象上
            return [[cls alloc] init];
        }
    }
    return [self ysc_forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

// 动态添加的方法实现
static int Crash(id slf, SEL selector) {
    return 0;
}

@end
复制代码

将 4.1 和 4.2 结合起来就能够拦截全部未实现的类方法和对象方法了。具体实现可参考代码： bujige / YSC-Avoid-Crash

参考资料

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